本发明专利技术涉及无铅软钎料合金、电子电路基板和电子控制装置。提供：在寒暖温差较大、负荷振动那样苛刻的环境下也可兼顾抑制软钎料接合部的龟裂进展和抑制由软钎料接合部导致的电子部件的电极剥离现象、且使用未镀Ni/Pd/Au的电子部件进行软钎料接合的情况下也可抑制电子部件与软钎料接合部的界面附近处的龟裂进展的无铅软钎料合金、以及具有该软钎料接合部的电子电路基板和电子控制装置。无铅软钎料合金的特征在于，含有：1重量％以上且4重量％以下的Ag、0.5重量％以上且1重量％以下的Cu、1重量％以上且5重量％以下的Sb、总计为0.05重量％以上且0.25重量％以下的Ni和Co中的至少一者，并且包含Sn作为主要成分。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及在受到激烈的冷热冲击循环和振动负荷的环境下也能够抑制软钎料接合部的龟裂进展和由软钎料接合部所导致的电子部件的电极剥离现象的无铅软钎料合金、以及具有该软钎料接合部的电子电路基板和电子控制装置。
技术介绍
一直以来，将电子部件与在印刷电路板、有机硅晶圆之类的基板上形成的电子电路接合时，采用使用了焊膏组合物的软钎料接合方法。该焊膏组合物中通常使用含有铅的软钎料合金。然而，从环境负荷的观点出发，根据RoHS指令等而铅的使用受到限制，因此，近年来，普遍逐渐变成利用不含有铅的、所谓无铅软钎料合金的软钎焊方法。作为该无铅软钎料合金，熟知有例如Sn-Cu系、Sn-Ag-Cu系、Sn-Bi系、Sn-Zn系软钎料合金等。其中，电视、移动电话等中使用的民用电子设备、搭载于汽车的车载用电子设备中大多使用有Sn-3Ag-0.5Cu软钎料合金。无铅软钎料合金与含铅软钎料合金相比，软钎焊性稍差，但是由于助焊剂、软钎焊装置的改良而克服了该软钎焊性的问题。因此，例如即使为车载用电子电路基板，虽然如汽车的车室内那样有寒暖温差但置于比较稳定的环境下时，在使用Sn-3Ag-0.5Cu软钎料合金形成的软钎料接合部也不会产生较大的问题。然而，近年来，例如如电子控制装置中使用的电子电路基板那样，发动机室、发动机直载、与马达的机电一体化之类的寒暖温差特别大(例如-30℃至110℃，-40℃至125℃，-40℃至150℃这样的寒暖温差)，以及受到振动负荷那样苛刻的环境下的电子电路基板的配置的研究和实用化正在进行。在这样的寒暖温差非常大的环境下，由于安装的电子部件与基板的线膨胀系数之差而在软钎料接合部中产生较大的应力。与冷热循环一起在软钎料接合部中重复产生的该应力经常会引起软钎料接合部的塑性变形。因此，重复塑性变形了的软钎料接合部非常容易产生龟裂，而且应变集中在产生了龟裂的前端附近的软钎料接合部中，因此，龟裂容易以横断的方式进展至软钎料接合部的深部。另外，在较大的寒暖温差的基础上处于对电子电路基板负荷振动的环境下，龟裂和其进展更容易产生。如此显著进展的龟裂会切断电子部件与在基板上形成的电子电路的电连接。可以预计，在置于上述苛刻的环境下的车载用电子电路基板和电子控制装置增加的过程中，对使用能够发挥充分的龟裂进展抑制效果的Sn-Ag-Cu系软钎料合金而成的焊膏组合物的期望在今后逐渐变大。另外，在车载用电子电路基板上搭载的QFP(四面扁平封装(Quad Flat Package))、SOP(小引出线封装(Small Outline Pakcage))之类的电子部件的引线部分中以往大多使用了镀Ni/Pd/Au的部件。然而，伴随着近年来的电子部件的低成本化、基板的小型化，将引线部分替换为Sn镀层的电子部件、具有下面电极的电子部件的研究和实用化正在进行。软钎料接合时，镀Sn的电子部件容易产生Sn镀层和软钎料接合部中所含的Sn与引线部分、前述下面电极中所含的Cu的相互扩散。由于该相互扩散而在前述引线部分和前述下面电极与软钎料接合部的界面附近，金属间化合物即Cu3Sn层以凸凹状较大地生长。前述Cu3Sn层原本具有硬且脆的性质，而且以凸凹状较大地生长的Cu3Sn层变得更脆。因此，特别是在上述苛刻的环境下，前述界面附近与软钎料接合部相比，容易产生龟裂，而且产生的龟裂以此为起点迅速进展，因此容易产生电短路。因此，可以预计，今后在前述那样苛刻的环境下使用未镀Ni/Pd/Au的电子部件时，对于能够发挥前述界面附近处的龟裂进展抑制效果的无铅软钎料合金的期望也变大。公开了几种在以Sn作为母材的软钎料合金中添加Ag、Bi之类的元素使无铅软钎料合金高强度化的方法(专利文献1～专利文献7)。然而，仅凭借无铅软钎料合金的高强度化，在软钎料接合部中一旦产生龟裂时，难以抑制其进展。另外，还有由于Bi的添加而经过高强度化的无铅软钎料合金的拉伸性恶化的缺点。申请人确认了，将使用添加了Bi的现有的无铅软钎料合金而形成的软钎料接合部置于寒暖温差较大的环境下，结果发现有一定的软钎料接合部的龟裂进展抑制效果，但会引起软钎料接合部剥离电子部件的电极而短路的现象。使用3.2mm×1.6mm尺寸的芯片部件时，明显可以观察到这样的现象。通常，利用回流焊的软钎料接合工序的冷却工艺中，软钎料合金从基板的电子电路侧至电子部件的电极侧凝固，形成软钎料接合部。因此，其残留应力容易蓄积在软钎料接合部的上部。此处，由于Bi的添加而拉伸性降低了的无铅软钎料合金难以缓和该残留应力，特别是在寒暖温差较大的环境下，在软钎料接合部的电子部件电极附近容易产生直至深部的龟裂。其结果，可以推测，应力集中在该龟裂附近的电子部件的电极上，软钎料接合部剥离电子部件侧的电极。该现象在拉伸性良好的Sn-3Ag-0.5Cu软钎料合金中未被确认，因此，可以捕捉通过将Bi添加至无铅软钎料合金中而产生的危害。即，可以认为，仅凭借无铅软钎料合金的高强度化，难以抑制电子部件的电极剥离现象。另外，使用未镀Ni/Pd/Au的电子部件进行软钎料接合时，在前述引线部分和前述下面电极与软钎料接合部的界面附近，金属间化合物即Cu3Sn层以凸凹状较大地生长，因此，难以抑制该界面附近处的龟裂进展。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开平5-228685号公报专利文献2：日本特开平9-326554号公报专利文献3：日本特开2000-190090号公报专利文献4：日本特开2000-349433号公报专利文献5：日本特开2008-28413号公报专利文献6：国际公开小册子WO2009/011341号专利文献7：日本特开2012-81521号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题本专利技术能够解决前述课题，其目的在于，提供：在寒暖温差较大、负荷振动那样苛刻的环境下也可以兼顾抑制软钎料接合部的龟裂进展和抑制由软钎料接合部导致的电子部件的电极剥离现象、而且使用未镀Ni/Pd/Au的电子部件进行软钎料接合的情况下也可以抑制电子部件与软钎料接合部的界面附近处的龟裂进展的无铅软钎料合金以及具有该软钎料接合部的电子电路基板和电子控制装置。用于解决问题的方案(1)本专利技术的无铅软钎料合金的特征在于，含有：1重量％以上且4重量％以下的Ag、0.5重量％以上且1重量％以下的Cu、1重量％以上且5重量％以下的Sb、总计为0.05重量％以上且0.25重量％以下的Ni和Co中的至少一者，并且包含Sn作为主要成分。(2)上述(1)所述的构成中，本专利技术的无铅软钎料合金的特征在于，还含有6重量％以下的In。(3)上述(1)或(2)所述的构成中，本专利技术的无铅软钎料合金的特征在于，还含有3重量％以下的Bi。(4)上述(1)～(3)中任一项所述的构成中，本专利技术的无铅软钎料合金的特征在于，还含有8重量％以下的Zn。(5)上述(1)～(4)中任一项所述的构成中，本专利技术的无铅软钎料合金的特征在于，还含有总计为0.001重量％以上且0.05重量％以下的Fe、Mn、Cr和Mo中的至少1种。(6)上述(1)～(5)中任一项所述的构成中，本专利技术的无铅软钎料合金的特征在于，还含有总计为0.001重量％以上且0.05重量％以下的P、Ga和Ge中的至少1种。(7)本专利技术的电子电路基板的特征在于，具有使用上述(本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种无铅软钎料合金，其特征在于，含有：1重量％以上且4重量％以下的Ag、0.5重量％以上且1重量％以下的Cu、1重量％以上且5重量％以下的Sb、总计为0.05重量％以上且0.25重量％以下的Ni和Co中的至少一者，并且包含Sn作为主要成分。
【技术特征摘要】
2015.03.24 JP 2015-061792;2016.03.01 JP 2016-038971.一种无铅软钎料合金，其特征在于，含有：1重量％以上且4重量％以下的Ag、0.5重量％以上且1重量％以下的Cu、1重量％以上且5重量％以下的Sb、总计为0.05重量％以上且0.25重量％以下的Ni和Co中的至少一者，并且包含Sn作为主要成分。2.根据权利要求1所述的无铅软钎料合金，其特征在于，含有6重量％以下的In。3.根据权利要求1或权利要求2所述的无铅软钎料合金，其特征在于，含有3重量％以下的Bi。4.根据权利要求1或权利要求2所述的无铅软钎料合金，其特征在于，含有总计为0.001重量％以上且0.05重量％以下的P、Ga和Ge中的至少1种。5.根据权利要求3所述的无铅软钎料合金，其特征在于，含有总计为0.00...
【专利技术属性】
技术研发人员：右京强，清田达也，新井正也，松尾奈绪子，胜山司，服部皓太，
申请(专利权)人：株式会社田村制作所，
类型：发明
国别省市：日本;JP
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